变电站落水井盖装拆装置研制

李杰　王应芬　王磊　岳泰宏　徐晓琳　胡忠明　沈丽

摘要：针对变电站内井盖较多，专业人员需要定期打开井盖查看站内排水系统堵塞情况，目前采用的方法是人工对井盖进行装拆，过程中井盖晃动严重，存在较大安全隐患，劳动强度大、工作效率低。本文针对存在的风险进行了分析，并提出相应的改进措施。

0引言

变电站的排水系统是变电站环境设施的重要组成部分，主要承担着排出站内积水和生活污水的功能。变电站设备众多，设备间联系密集，因此在地下布置着数量庞大、错综复杂的电缆排，而为电缆提供通道的电缆沟由于沉降在地下，往往容易由于地面积水下沉而造成电缆沟内积水。如果站内排水系统有堵塞，大量的积水不仅腐蚀电缆外套，而且一旦渗入电缆内部，就会造成短路事故，极大地威胁着站内设备和电网的安全稳定。再者，如果排水系统故障，变电站值守的运行人员产生的生活污水将不能正常排放，一段时间后积累的污水会滋生大量病菌，产生异味，严重威胁站内环境和运行人员的健康。因此，为保证电缆设备干燥通风以及站内人员的健康安全，运行人员需要定期打开落水井井盖对站内排水系统相关设施进行检查。然而，由于落水井井盖本身很沉重，人力提起井盖很费力;再加上井盖与井口接触紧密，一段时间后会卡涩，仅靠人力难以提起井盖。为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种变电站落水井井盖装拆装置，能够实现对变电站井盖的装拆和运输，减少工作过程的安全隐患，减轻劳动强度，提高工作效率，方便快捷，节约了人力资源成本。

1 现状调查

在变电站中，电缆沟内布置了大量二次电缆，二次电缆的安全对于变电站的设备安全极其重要，而二次电缆中最多的故障类型为短路和接地。回顾以往二次回路的短路和接地事故原因，很大一部分是由于排水系统瘫痪导致电缆沟积水严重，积水渗入电缆内部从而发生接地和短路，这就要求运行人员定期打开落水井井盖检查地下排水系统工作情况。而在检查过程中，出现了难以避免的工作阻力。一、劳动强度大：变电站井盖数量众多且均为重型铸铁雨污水井盖，单个井盖直径690-700mm，净重34-38kg，连续提起多个井盖后，人体手臂肌肉劳累，提重出力随之下降。二、井盖锈蚀严重：考虑到常年风吹日晒，井盖边沿锈蚀后圆弧不规整，与井口产生卡涩，从而提起井盖需要克服很大的摩擦力。三、工作耗时且效率低：据统计，检查单个落水井的平均耗时为6分钟，其中装拆井盖的平均耗时为4.7分钟，占整个检查耗时的78.33%。隨着检查井盖的数量增多，人体肌肉力量因疲劳下降，井盖装拆时间延长，工作效率持续走低;并且对于一些锈蚀严重的井盖，运行人员没有能够开启检查。四、安全隐患大：作业过程中可能出现检查人员出力过大，肌肉损伤;井盖提起移动过程中突然掉落砸伤检查人员;检查过程中人员坠入井内等安全事故。

2 变电站落水井盖装拆装置研制方案

在充分了解落水井井盖装拆作业的难点后，明确了变电站落水井井盖装拆装置研制的一些要点：（1）能够平稳地装拆井盖（2）能够随作业地点的转移而移动。通过对以上两个特性的明确，小组决定将变电站落水井盖装拆装置分为升降机构和移动机构两大部分来研制，其中升降机构又可分为起重部件、固定部件与连接部件三个小部分来研制，使其实现平地范围内任一工作地点落水井盖的轻松、简便、平稳装拆。在选用起重部件时，考虑到变电站落水井井盖分布较散，不利于电动机构搭接电源，因此选用无电源起重部件：再考虑到人体持续发力的局限性，必须选用极限提拉力大于井盖自重和井盖与井口卡涩而产生的摩擦力之和且人体出力比小的起重部件。综上，采用油压千斤顶作为起重机构，其拥有载荷巨大、人体出力比极小、操作轻松、安全可靠、轻便等特性。提升井盖固定部件选择时则应考虑适应对称井盖孔洞的形状、稳固性等方面，最后采用不锈钢铁钩+碳素钢T型扣的固定部件。确定了起重部件和固定部件后，对二者之间的连接部件设计时进行合理分析，要求链接材料可靠性高，并且能够实现起重部件到固定部件之间力的传动。最终采用碳素钢横杆与起重部件螺栓连接+4mm镀锌圆环铁链与固定部件直接连接的设计，材料方面具有耐腐蚀、耐磨、承重性能高、使用寿命长等特性;而连接方式上横杆与油压千斤顶的伸缩液压缸通过螺栓连接可以自由旋转适应井盖提孔位置，水平横杆与下垂的圆环铁链的组合可以将油压千斤顶向上顶举的力转化为固定部件向上提拉的力。设计移动机构时，考虑其为升降机构提供放置空间和支持部件，还要具备自由平稳的行走能力和方便人力搬运操作的轻便能力，如图1采用碳素钢长方形框架式四转轮手推板车，材料方面具有硬度高、耐磨性好、刷漆后可耐腐蚀、原材料简单易得、成本低廉等特性，能够良好支撑升降机构;而长方形框架式结构达到了节约材料、轻便的特性;采用四转轮手推板车作为移动机构，能够平稳行走、自由转向，方便长距离移动作业。最终各种大小部件组合构成变电站落水井盖装拆装置，全面提升各方面工作的可靠性与有效性，充分发挥相关材料的积极作用，全面提升整体的处理工作效果。

图1

3 制定相关的对策

在制定对策方面，首先需要制定油压千斤顶性能要求清单，向厂家进行样品定制，要求自重不大于5kg、起重范围大于57kg、操作轻松、安全可靠;绘制碳素钢横杆设计图，要求长度适应井盖两孔洞之间的距离，与油压千斤顶通过螺栓连接，可水平自由转动，两侧可悬挂链条;绘制镀锌圆环铁链设计图，要求链条与碳素钢横杆连接牢固，长度适应井盖装拆产生的高度差;绘制不锈钢铁钩和碳素钢T型扣设计图，要求适应各种变电站落水井井盖孔洞形状，平稳抓取井盖，与镀锌圆环铁链连接牢固;绘制碳素钢四转轮手推板车设计图，要求支撑升降机构，平稳行走，自由转向;厂家进行样品制作及加工，应用于实验地点500kV红河变内，进行预装实验和模拟操作实验，最终进行现场井盖装拆作业。

4 对策实施

在实际使用前需要测试各部件的制作效果，当各部件符合要求后，还需要测试部件与部件之间的连接契合度，最终测试装置整体的性能。1、向厂家提供油压千斤顶性能需求清单进行样品定制，样品到达现场时进行性能测试，明确具体的应用效果，确保样品符合定制需求及现场起重效果的需求。2、向厂家提供碳素钢横杆、镀锌圆环铁链、不锈钢铁钩和碳素钢T型扣的原理设计图。样品到达现场后，逐个进行外观检查和力学实验。然后进行三部件的组合实验，要求相互匹配、连接可靠。最后进行现场提取井盖的实验，要求不锈钢铁钩和碳素钢T型扣与井盖提孔吻合，能放入井盖提孔并抓牢井盖，以人力通过提升碳素钢横杆进行井盖提取实验，要求实验过程中三部件不存在断裂现象且井盖抓取牢靠。3、向厂家提供碳素钢长方形框架式四转轮手推板车设计图，样品到达现场首先进行移动实验，满足定制需求后与起重机构进行组装构成变电站落水井盖装拆装置。选择500kV红河变往期地下排水系统工作情况检查中能够正常开启的井盖J-01与井盖锈蚀卡涩严重而未开启的井盖J-06进行现场井盖装拆实验，首先要求装置移动到工作现场要省时省力，将装置移动到实验井盖上方，旋转碳素钢横杆使不锈钢铁钩和碳素钢T型扣对准井盖提孔，用手把不锈钢铁钩和碳素钢T型扣抓牢井盖后，反复扳动油压千斤顶扳手，结果装置轻松的实现了实验井盖J-01与J-06的装拆工作。

对于此次变电站落水井盖装拆装置的研发，可以发现，运用变电站落水井盖装拆装置后，工作效率大大提高，井盖开启成功率能达到100%，并且良好的规避了传统人力装拆井盖的安全风险，促成了运行人员进行地下排水系统的检查工作，保证了电缆沟的防汛防潮工作，使二次电缆得到了良好的防护，电缆接地、短路事故没有发生，大大降低二次电缆短路和接地故障的概率、可以有效维护机械设备运行安全性与可靠性，确保变电站的稳定运行，减少了电量的损失。